深紫外双层金属光栅偏振器的设计与分析

摘要

193 nm波长浸没式步进扫描投影光刻机是实现45 nm及以下技术节点集成电路制造的核心装备.增大数值孔径是提高光刻分辨率的有效途径,而大数值孔径曝光系统的偏振性能严重影响光刻成像质量.光刻机曝光系统偏振参数的高精度检测是对其进行有效调控的前提.基于光栅的偏振检测技术能实现浸没式光刻机偏振检测装置的小型化,满足其快速、高精度在线检测的需求,该技术中的关键部件是结构紧凑且偏振性能良好的光栅.本文基于反常偏振效应和双层金属光栅对TE偏振光的透射增强原理,采用严格耦合波理论和有限时域差分方法,设计了一种双层金属光栅偏振器.计算了该偏振器的初始结构参数,并通过数值仿真得到了其偏振性能关于各光栅参数的变化关系.仿真结果表明,中间层高度是影响TE偏振光透射增强的主要因素;垂直入射时TE偏振光的透过率可达到56.8％,消光比高达65.6 dB.与现有同波段金属光栅偏振器相比,所设计的光栅偏振器在保证高透过率的同时,消光比提升了四个数量级.